автореферат диссертации по энергетике, 05.14.03, диссертация на тему:Закризисный теплообмен в элементах ЯЭУ

На правах рукописи

СЕРГЕЕВ ВИКТОР ВАСИЛЬЕВИЧ

ЗАКРИЗИСНЫЙ ТЕПЛООБМЕН В ЭЛЕМЕНТАХ ЯЭУ

Специальность 05.14.03 - Ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Обнинск - 2005

Работа выполнена в Государственном научном центре Российской Федерации -Физико-энергетическом институте имени А.И. Лейпунского

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Кириллов Павел Леонидович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Долгов Владимир Викторович! доктор технических наук Зейгярннк Юрий Альбертович

Ведущая организация: ФГУП ОКБ «Гидропресс», г. Подольск

Защита состоится «....»_2005 г. в_часов на заседании

диссертационного совета Д 201.003.01 при ГНЦ РФ-ФЭИ по адреву: 249033, г. Обнинск, Калужской области, пл. Боидаренко,!.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНЦ РФ-ФЭИ.

Автореферат разослан «....»_2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук

Ю.А. Прохоров

Ч^СкГ

3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Кризисное ухудшение теплообмена при кипении и переход к так называемому "пленочному" режиму кипения может самым негативным образом сказаться на работе ЯЭУ. Так, ухудшение теплообмена в активной зоне ядерного реактора может привести к перегреву топливных стержней до недопустимо высоких значений температуры. Именно пленочный режим кипения определяет в этих условиях пиковое значение температуры оболочек топливных стержней и длительность наиболее опасного периода аварийного охлаждения активной зоны. Поэюму точный расчет закризисного теплообмена имеет решающее значение в анализе безопасности ядерного реактора. Ухудшение теплообмена при кипении в паро| енераторах, помимо снижения эффективности их работы, может стать причиной усталостного разрушения парогенери-рующих груб из-за колебаний температуры в зоне перехода от развитого кипения к пленочному, а также повреждения пароперегрешиелеп в резульипе попадания в них влаги, выносимой из испарителя. Для оценки уровня теплоотдачи в закризисной зоне испарителя и обоснования условий предотвращения попадания влаги в пароперегреватель необходимо уметь рассчитывать теплообмен в условиях существенной термической неравновесностп двухфазного потока.

Экспериментальные данные и расчетные рекомендации для этого режима кипения в каналах характеризуются большой неопределенностью, а неравновесный характер протекающих при этом тепло- и массообменных процессов существенно затрудняет их математическое моделирование. В силу этого модели закризисного теплообмена (ЗТО) современных расчешых кодов включают в себя целый набор замыкающих соотношений вместе с алгоритмом, определяющим логику выбора того или иного соотношения и правила сишвкн. Причем, наряду с неравновесными моделями, для описания этой ветви кривой кипения часто используются эмпирические соотношения, основанные на существовании термодинамического равновесия между фазами и применимые, в основном, для каналов простейшей геометрии. Недостатки такого подхода очевидны и связаны, в первую очередь, с его эмпирическим характером и игнорированием важнейшей особенности дисперсного режима пленочного кипения (ДРПК), а именно, его термодинамической неравновесности.

Целью работы являлась разработка физически обоснованных и применимых в широком диапазоне изменения режимных параметров для каналов различной формы, включая сборки тепловыделяющих элементов, рекомендаций по расчету ЗТО при ДРПК в элементах ЯЭУ.

В соответствии с этим, основным»! задачами исследований были:

• критический анализ методов н результатов исследования термической неравновесностп, а также неравновесных моделей закризисного теплообмена;

• разработка одномерной базовой модели и методики расчета ЗТО;

• экспериментальное исследование ухудшения теплообмена в круглых

трубах;

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА

<

СЯемИл* 04 О» иумя/.У

• верификация базовой методики расчета закризисного теплообмена с использованием экспериментальных данных для круглых труб. Основные результаты и их научная новизна

1. Впервые в единых критериях обобщены экспериментальные данные для разных жидкостей о расходе жидкосз и в пленке и размере капель в дисперсно-кольцевых потоках, о критическом п граничном паросодержании при кризисе кипения, обусловленном истощением пристенной пленки жидкости.

2. Разработана одномерная модель генерации пара в термически неравновесном дисперсном потоке, позволяющая рассчитать изменение паросодержания и температуры пара в закризпеной зоне каналов произвольной формы.

3. На основе предложенной модели генерации пара впервые разработана единая для каналов различного сечения, включая стержневые сборки, неравновесная методика расчета закризисного теплообмена.

4. Впервые обнаружен и подтвержден расчетами по предложенной методике неоднозначный характер влияния величины теплового потока на закризисный теплообмен.

Достоверность результатов н выводов работы основана на:

- тщательной проработке методологии проведения и обработки опытов;

- системе калибровочных и тестовых измерений и их метрологическом обеспечении;

- применении современных средств измерения и регистрации параметров;

- детальном анализе ошибок измерений, устранении систематических погрешностей;

- воспроизводимости опытных данных и их согласовании с данными других авторов и с результатами расчетов;

- использовании при обобщении данных физически обоснованных критериев подобия, при формулировке математической модели процесса - фундаментальных законов сохранения, а при разработке расчетных методик - хорошо известных и апробированных соотношений;

- согласовании расчетов но разработанным соожошениям и методикам не только с собственными данными, но н данными других авторов в широком диапазоне параметров;

- результатах вернфнкацнп и кросс-всрнфнкацнн расчетных методик.

Практическая значимость работы

1. Полученные автором экспериментальные данные по кризису кипения и ЗТО в круглых трубах включены в базу данных Отраслевого центра теплофизиче-ских данных и используются для верификации и уточнения расчетных рекомендаций и теплогидравлических кодов, применяемых при проектировании, оптимизации режимов работы и анализе безопасности ЯЭУ. В частности, они использовались при верификации программного комплекса ТРАП (ОКБ "Гидропресс") и кода КОРСАР (НИТИ).

2. Разработанные автором рекомендации по расчету граничных паросодержа-ний и ЗТО в каналах включены в отраслевые РТМ, справочник по теплогидрав-лическим расчетам элемешов и узлов ЯЭУ, использованы в ряде учебных пособий по теплообмен^ %ЯЭУ. < ■

' <Ив1Г4>«,( г

' 'Ц « I <

3. Предложенные автором критерии м форма интерполяционной зависимости широко используются при обобщении данных о граничных паросодержаниях.

4. Разработанные соотношение для оценки величины граничного паросодержа-ния и методика расчета ЗТО в трубах использованы в расчетных программах ОКБ "Гидропресс" для парогенераторов АЭС с реакторами типа БН.

5. Разработанная автором программа расче та ЗТО внедрена на Белоярской АЭС в составе комплекса теплофнзичсских расчетов парогенераторов ПГН-200М и использовалась, в частности, для оценки выноса влаги из испарителей установки БН-600.

6. Экспериментальные данные но ЗТО в грубах были использованы во ВНИИАЭС для отработки методик расчета температурного режима тепловыделяющих сборок водоохлаждаемых ядерных реакторов.

7. Формула для критического паросодсржания в пучках стержней используется в модуле КАНАЛ-97 профаммного комплекса ТРАП ОКБ "Гидропресс" для оценки границы перехода к ухудшенному теплообмену в активной зоне ВВЭР в аварийных условиях.

Автор защищает

1. Результаты экспериментального исследования кризиса кипения н закризнс-ного теплообмена в круглых трубах в характерном для ЯЭУ диапазоне режимных параметров.

2. Обобщение в единых критериях экспериментальных данных о критических и граничных паросодержаниях при кризисе кипения, обусловленном переходом дисперсно-кольцевой структуры потока в дисперсную в каналах ЯЭУ.

3. Одномерную термически неравновесную модель генерации пара и основанную на ней методику расчета теплообмена при ДРПК в цилиндрических каналах различной формы, включая сборки тепловыделяющих элементов.

4. Результаты верификации и кросс-верификации методики расчета ЗТО.

Апробация работы Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались па 7-он Международной конференции но теплообмену ( Мюнхен, ФРГ, 1982), отраслевом семинаре "Закризпсный теплообмен в трубах и каналах" (Обнинск, 1983), всесоюзной конференции "Надежность котельных поверхностей нагрева и актуальные вопросы теплообмена и гидравлики" (Подольск, 1984), франко-советском совещании по парогенераторам для реакторов на быстрых нейтронах (Кадараш, Франция, 1989), совместном заседании секции тепломассообмена Научною совета АН СССР по комплексной проблеме "Теплофизика и теплоэнергетика" н межотраслевого семинара "Теплофизическне процессы в системах безопасности АЭС" (Москва, 1990), Международных семинарах "Теплофпзпчсскнс аспекты безопасности ВВЭР" (Обнинск, 1994, 1998), 3-ем совещании учас1 пиков согласованного исследовательского проекта МАГАТЭ "Теплогидравлическне соотношения для водоохлаждаемых реакторов нового поколения" (Обнинск, 1997), 2-ой и 3-ей Российских национальных конференциях по теплообмену (Москва, 1998, 2002), 13-ой школе-семинаре под рук. акад. А И. Леошьева "Физические основы экс-

псримснтального п математического моделирования процессов газодинамики и тепломассообмена в энерютческих ускшовках" (Санкг-Петербург, 2001).

Публикации Основное содержание диссертации отражено в 18 научных работах.

Структура н объем работы Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка использованных источников. Общий объем диссертации -150 страниц, включая 79 рисунков, 3 таблицы и список литературы из 224 наименовании на 17 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана краткая характеристика современною состояния проблемы, обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования, указаны научная новизна и практическая значимость работы, представлены основные защищаемые положения, кратко описано содержание глав, приведены сведения о структуре работы, её апробации и числе публикаций.

В первой главе крат ко рассмотрены феноменологические аспекты ухудшения теплообмена при кипении в элементах ЯЭУ. Указано на сходство режимов течения и теплообмена при кипении в iрубах парогенераторов и при расхолаживании активной зоны реактора в условиях ее повторного залива при аварии с потерей теплоносителя. Подчеркнута роль дисперсного режима пленочного кипения и термической неравновесности двухфазного потока в проблеме целостности топливных оболочек. Рассмотрены основные механизмы теплообмена при ДРПК и приведена качественная оценка вклада отдельных составляющих в суммарный теплообмен со стенкой. Особое внимание уделено термической неравновесности дисперсного потока и тепловому взаимодействию капель со стенкой.

Во второй главе, после вводных замечаний относительно измерения температуры пара в двухфазном потоке, проанализированы методология и результаты экспериментального исследования термически неравновесных дисперсных потоков. Показано, что широко используемые в настоящее время зондовые методы измерения температуры пара, основанные на механической сепарации фаз, дают результаты скорее качественного, нежели количественного характера и зачастую приводят к ошибочным выводам. Рассмотрены типичные конструкции термопарных зондов и на конкретных примерах продемонстрированы характерные ошибки при интерпретации их показаний. Отмечено, что наиболее достоверные данные о средней по сечению канала температуре пара или истинном паросодержании дисперсного потока получены к настоящему времени с помощью предложенного Хьюиттом метода «гелиевого индикатора».

Выполнен обзор методов расчета закризисного теплообмена при дисперсном режиме течения, основное внимание в котором уделено критическому анализу одномерных неравновесных методик, предназначенных для практических расчетов. Отмечены недостатки и противоречивость исходных допущений наи-

более популярных из них, в том числе моделей Барзони-Мартннн, Уэбба-Чжена и Чженя. Отдельно проанализированы табличные меюды расчета ЗТО и их неравновесная версия, предложенная китайскими исследователями Сделан вывод об ограниченности и непродуктивности такого подхода.

Третья глава посвящена разработке основ расчета закризисного теплообмена. В ней описана одномерная модель генерации пара в термически неравновесном дисперсном потоке. Модель основана на трех основных допущениях: двухступенчатом механизме передачи тепла 01 стенки; моноднсперсиости двухфазного потока; постоянстве числа Нуссельта для капель. Вкладами излучения и взаимодействия капель со стенкой, а также их влиянием на переносные свойства пара пренебрегастся Зависимость перегрева пара от относительной энтальпии перегрева аппроксимирована степенной функцией. С учетом этих допущений записано уравнение, определяющее закон изменения паросодержа-ння в закрнзпеной зоне цилиндрическою канала:

где хй и х - соответственно истинное и равновесное массовое расходное паросо-держание, Я" - теплопроводность пара, />' и р" - плотноегь жидкости и пара на линии насыщения, Р- площадь проходною сечения канала, II, - обогреваемый периметр, ц - локальная плотность тепловою потока нау'-ой теплоо1дающей поверхности, тип - коэффициенты смененной аппроксимации калорического уравнения состояния пара Поскольку граничным условием для этого уравнения служит условие термического равновесия в сечении кризиса теплоотдачи (х„ = х = хкр и /„ = то для нахождения паросодержання потока в закрнзиснои зоне и температуры пара остается конкретизировав значения кршического паросодержання хкр и эффективного диаметра капель <5к.

Для их нахождения в рабою выполнен анализ механизма динамическою уноса жидкости с поверхносш пристенной пленки в дисперсно-кольцевых потоках. Результаты анализа позволили в единых критериях обобщшь лшератур-ные данные об ишенснвносги уноса, расходе жидкости в пленке и диаметре капель, а также о критических паросодержаннях при кризисе кипения, обусловленном исющением присыпной пленки жпдкосш.

Так, экспериментальные данные о равновесных расходах жидкости в пленке в трубах и кольцевых каналах для разных жидкостей с точностью около ±30% описаны соотношением

С„,/С = 0,84 ехр(- 7»ГГ/40), (2)

а данные о размерах капель формулой

(3)

где критерий Вебера П'с\= й^ч/.-дЛт. Здесь <-/, - I ндраилнческнй диаметр канала, й' - приведенная скороеIь, р.-11)101 пость шза (пара), а ко)ффнцнен1 поверхностного натяжения.

Обобщение данных о критических паросодержаннях в трубах и пучках стержней показано на рис. I.

1 20

0.80-

0.40

0.00

Знание критического паро-содержания позволяет рассчитать величину критического теплового потока. Рис.2, на котором данные для пучков стержней треугольной и квадратной упаковок обозначены соответствующими значками, демонстрирует работоспособность такого подхода.

Рис.1. Обобщение данных по критическим наросодержанням 1 - расчет по формуле д*к„ = 1 - 0,96 -ехр(-120/ -ДуР ), где число Вебера определено по эквивалентному диаметру, равному для пучков стержней четырем тепловым.

(4)

2000

1600

1200

800

400

Формула (4) проверена для труб и пучков с числом стержней от 7 до 81 в следующем диапазоне параметров: Р=0,1... 18,6 МПа, рЖ=50...3800 кг/(м2с),дгкр>0,05.

Когда истощение пристенной пленки жидкости происходи! в условиях отсутствия её подпитки каплями из ядра потока, кризис теплоотдачи согласно В.Е. Дорощуку характеризуется величиной так называемого "граничного" паросодержания.

2000

Рис 2 Сопоставление данных для стержневых сборок с расчетом Число стержней: 7.. .37, Р = О, Г... 3 М1\а, р1У= 50. ..2000 кг/(м2с).

Экспериментальные данные о граничных паросодержаниях при кипении разных жидкостей в каналах различной формы обобщены в настоящей работе эмпирической зависимостью:

х\= 1 - 0,86 ехр(-19/), (5)

где ИУ = {р])'У'(1> /(сгр'), а <1, = с/, Пг 1ПТ, где П, и /7,, соответственно, - смоченный и обогреваемый периметры канала, ¡1, = 4 Р!Г1Х - эквивалентный тепловой диаметр. Пример обобщения данных для пароводяных смесей показан на рис.3.

(iivf

so

ids-тйг

Рис 3. Обобщение данных по граничным паросолержанннм в каналах разной формы I - грубы, 2 - кольцевые каналы, 3 - нмитаюр ячейки стержневой сборки, 4 - I pexci ержнеион пучок, 5 - формула (5)

Формула (5) обобщает данные по д'°гр при кнпенип воды в круглых трубах со средним отклонением в 5,57% и со среднеквадратичным - 11,8%. Несколько лучшие результаты дает полученная в работе формула:

д-% = 1 - 0,86 (1 -а'нцк) ехр(-19/VSV), (6)

где начало дисперсно-кольцевого режима течения определяется по формуле IO.JI. Сорокина: хпт = 3,2 • \jgo(p'-р'\р')~ /pW. Результаты описания экспериментальных данных формулой (6) демона pnpyci рис.4.

Сходные результаты формулы (5) и (6) дают и для других жидкостей. Из них также следует, что влияние диаметра канала нельзя рассматривав в отрыве от других параметров и в то же время при определенных сочааннях режимных параметров влияние диаметра на А°|р вполне можно аппроксимировать степенной зависимостью.

Подстановка в (1) вышеприведенною cooi ношения для размера капель (3) приводит к выражению:

rfr„ _ Л' И, (рИ'У / г - у, V .

-г = с>" —; vTirr " Ч- •

d> op V )

I

1де С= 1,5 — эмпирическая конешша.

»"„/v,

Рис 4 Сопоставление экспериментальных данных по граничным паросодержаниям при кнпеннн воды в трубах с расчетом по формуле (6) Общее число точек - 442, среднее отклонение - 0,5%, среднеквадратичное - 11%

При больших перегревах пара связь между его температурой и энтальпией можно считать линейной (и = 1). Уравнение (7) в этом случае становится более простым:

</\„ /г/\- = А( I -Л'„)(Л-Г„)

и имеет аналитическое решение вида:

... 1-е»р(-^/2)

' В + Ф(<*}ЛЫ72'

где В - константа, определяемая из граничного условия г„ кр= лгкр, £ = ■/?(*-!), а Ф(£) - интеграл вероятности. Эю соотношение использовалось для тестирования схемы численного интегрирования ур.(7), а также для верификации модели генерации пара (рнс.5).

0,8

0.4

0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,В 3,2

Рнс.5. Верификация модели генерации пара с использованием данных Форслэнда-Росеноу для пленочного кипения азота pW = 95 кг/(м2с) Днамегры груб: 1-5,8 мм; 2-8,2 мм; 3-11,75 мм 4-расчет по формуле Барзони-Мартини, 5-по формуле (8)

Как видно из рис.5, наблюдается хорошее не только количественное, но н качественное согласование расчетов но предла!аемоп модели с опытом. В частности, из уравнения (7) следует, что для труб (/7Г=/7Т) влияние диаметра канала

на термическую неравновесность потока в закрнзпсной зоне может проявиться только через изменение величины критического паросодержання, что подтверждается опытными данными Предсказываемое уравнением (7) влияние режимных параметров также находится в полном согласии с опытом.

Интегрирование уравнения (7) позволяет найти «истинные» параметры потока (наросодержание, энтальпию и температуру пара) в любом сечении закри-зисной зоны и через коэффициент теплоотдачи к перегретому пару рассчитать температуру теплоотдающей поверхности. Для расчета коэффициента теплоотдачи к пару в каналах различной формы использовались известные эмпирические соотношения для стабилизированною теплообмена при течении однофазного потока с поправками на неизотермичность и влияние входных условий. В частности, для круглых труб - корреляции Днттуса-Болгера и Мнропольского; для кольцевых каналов - соотношения Пстухова-Роизена; для пучков стержней - формула Ушакова и др. При эюм число Реннольдса рассчитывалось но гидравлическому диаметру канала и приведенной скорости пара с учетом величины истинною паросодержання. Примеры расчеюв по данной методике приведены на рисунках 6-9.

Рлс.6. Сравнение опышых данных Бэшш для паронодянон смеси с расчетами. Труба диаметром 15 мм Р = 6,9, МПа. \-р)У = 402 кг/(м2с); 2 - 82 к1/(ы2с);

3- с учетом неизо1ермичности;

4- без учета нензотермичности.

Рис 7 Сравнение расчета с опытными данными Моробьсна дня трубы диаметром 10 мм с коенну-сондальным профилем тепловыделения по длине. Р= 13,8 МПа; />»К= 500 кг/(м2е) О - эксперимент, линия - расчет.

Рис 8 Коэффициенты теплоотдачи в за-кризисной зоне канала сложной формы Пароводяная смесь при Р = 7 МПа. Эквивалентный гидравлический диаметр канала - </, - 5,6 мм. Эксперимент МЭИ' • - р\\'~ 240 кг/(м2с); о - р1У = 160 кг/(м2с) 1,2- расчет по методике; 3 - форма сечения канала

Рнс 9 Сопоставление расчета по нреллаг аемой методике с опьп ными данными Кумамару и др для пучка стержней (5x5).

Р = 3,1 МПа, а - р1У = 305 кг/(м2с); б - = 134 кг/(м2с), в - р№ = 78 кг/(м2с).

Эксперимент: I - температура стенки, 2 температура потока Расчет. 3 - температура стснкп, 4 - температура пара

Предложенная методика обеспечивает непрерывный и естественный переход к однофазной паровой конвекции. Несмотря на то, что базовая методика расчета ЗТО основана на двухступенчатом механизме переноса теплоты от стенки, она позволяет достаточно просто учесть влияние излучения. Например, если пренебречь тепловым взаимодействием капель со стенкой и излучением к пару, то тепло от стенки будет отводиться конвекцией к пару и излучением к каплям:

Я = «„ С,- - /п> + ае(Тм4-Т,\ (9)

где <т - постоянная Больцмана, а е - приведенная степень черноты системы стенка-капли. Учтя, что при этом только часть отводимого от стенки тепла идет на перегрев пара, и решая совместно уравнения (7) и (9), можно найти температуру стенки и вычислить эффективный коэффициент теплоотдачи а = <у/(7„ - 1„).

Для уточнения и верификации предложенной меюдикн расчета ЗТО было предпринято экспериментальное исследование ухудшенных режимов теплообмена при кипении воды в круглых трубах.

В четвертой главе описаны оборудование п методолошя экспсримсшаль-ного исследования ухудшения теплообмена при кипении в каналах. Приведены принципиальная схема стенда, сведения об использованных при проведении опытов приборах и датчиках, о системе сбора и регистрации информации. Кратко описаны рабочие участки, метрологическое обеспечение оньнов, система калибровочных и тестовых измерений, методики проведения и обработки основных опытов, методология и результаты оценки их пофсшносш.

Опыты проводились на водяном стенде высокого давления с принудительной циркуляцией теплоносителя. В качестве рабочих участков (РУ) использовались стальные трубы внутренним диаметром от 8 до 17, 8 мм, длиной от 1,77 до 10 м. Участки обогревались прямым пропусканием по ним переменною электрического тока промышленной частоты.

Перед проведением основных опытов определялись метролотчсские характеристики системы сбора информации, тарировались дамшки вмсс1е с преобразователями, а 1акжс проводились опьмы по определению (силовых жперь и уточнению зависимости удельною элсктросопрошвлснпя материала груб от температуры.

Методика проведения опытов состояла в ступенчатом повышении мощности, подводимой к РУ, вплоть до критической и выше при заданных расходе и температуре воды на входе и регистрации системой сбора информации показаний всех датчиков после стабилизации режима. Наступление кризиса теплоотдачи определялось по подскоку температуры, измеряемой приваренными по длине РУ термопарами. Обработка опытных данных на ЭВМ заключалась в нахождении локальных значений относительной энтальпии поюка, удельных тепловых потоков и температуры теплоотдающей поверхности из тепловою баланса и решения обратной задачи теплопроводности. При этом учитывались результаты индивидуальной фадуировкп датчиков, тепловые ишери и изменение теплопроводности и удельного электросопротивления материала труб с температурой.

Использованные при проведении опытов датчики и приборы обеспечили измерения с погрешностью, не превышающей для давления 2%, для расхода 3%, для электрической мощности 3%. Максимальные погрешности определения остальных величин составили: для 1емпсра1уры сменки 5°С; для паросо-держания - 0,06; для теплового потока - 5%; для коэффициент 1снлоо1дачи -6%; для массовой скорости - 4%.

В пятой главе приведены результаты экспериментальною исследования кризиса кипения и закрнзисною (еплообмена в круглых Iрубах, послужившие основой для уточнения базовой методики расчаа ЗТО и трашщ её применимости, а также результаты верификации последней с использованием экспериментальных данных.

Сопоставление полученных для равномерно обофеваемых фуб данных с расчетами по методике подтвердило правильность оценки величины константы

и

С в уравнении (7) и позволило разработать простои алгоритм учета влияния теплового потока на 1еплоо1дачу к перегретому пару Пример сопоставления расчетных и экспериментальных данных для грубы диаметром 10 мм дан на рис.10, где для сравнения показаны и результаты расчетов по теплогидравличе-скнм кодам ЛЕЬАР5/Мо(13.2 и КОРСАР/В 1. Верификация базовой методики проводилась с использованием опытных данных Отраслевого центра теплофи-знческнх данных. Её результаты для труб диаметром 10 мм в диапазоне изменения режимных параметров: Р = 6,86. .19,6 МПа; р1У = 350...1250 кг/(м2с); с/ = 114...686 кВт/м2 демонстрирует рис. 11. Для расширения диапазона верификации помимо данных ФЭИ были привлечены данные по 1емпературному режиму круглых труб, доступные из литературных источников.

700 600 500 400 300 200

t °с

_ 1 1 1 Р=6,86 МПа, pW=700 кг/(м-с), q=665 kBI/M2, X„=-0,44 ^ — ✓

• эксперимент ыошимс* ФЭП t J

1

- КОРСАР 1 1 I

— - — KEMP 1

i 1 1 .1 »

-0.4 -0.2 0.0 0.2 0 4 0 6 Рис 10 Сравнение расчетных значений температуры стенки с опытными данными

0.8 1.0

900

800

700

|600 I

» 500

400

• • t4' v*

- -- r- t'

/

/ Ы

300

300 400 500 600 700 800 900

Экспериментальные значения t'та*. "С Рис 11. Сопоставление расчетных и опытных значений максимальной температуры стенки

Для проверки применимости иредла!асмон методики расчс!а ЗТО к случаю неравномерного тепловыделения использовались имеющиеся в банке данных ФЭП опытные данные В.Л. Воробьева для трубы с косинусоидальным распределением теплового потока по длине в следующем диапазоне иарамстров: давление - от 6,86 до 17,65 МПа; массовая скорос!Ь - от 500 до 2000 к|/(м2с), средняя плотность теплового потока - 01 80 до 615 кВ|/м2. Ре.1улыа1ы верификации иллюстрируют рисунки 12 II 13.

Рис 12. Срапиепие расчетных значений температуры стенки с опытными лапиыми Жирная линия - настоящая методика, тонкая - ИЕЬАР/МоЛ 2, нункшр - КОРС АР/В1

- «

1 тая' ^ / / --У 'Уя/ « / / '+УУ /У • ' ✓ .л/ . -У' V / /

/ 0% /

/ Л ✓

' / 1 1 • 1 г °с 1 НИ*' ^

300 400 500 600 700 800 Рис 13. Сопоставление расчетных и опытных значений максимальной температуры стенки

В этой же главе описаны результаты исследования ЗТО в двухсекционной трубе с независимым обогревом секций, выявившие одновременное существование двух кризисных сечений с повторным смачиванием тенлоогдающей

поверхности между ними (рис.14) и неоднозначность влияния величины теплового нот ока на теплообмен в закризисной зоне (рис. 15).

500 <50 400

550

1416 7 • 8 10 г, и

Рис. 14 Распределение температуры оенки верхней секции при фиксированных условиях на нижней секции трубы

„ «»• 1.-

о 21,1

к 35,3

« 99.1

+ 161,5

• 253,2

__ мечет

МПа (ЧУ-500 "/►.'с

I) -<90 ••'/««

т1^ • / • /

//

/

р

А

г

Рис 15 Влияние теплового потока на закризиснуютеплоотдачу при фиксированных условиях на нижней секции трубы

Опыты проводились при давлениях 9,8... 17,7 МПа и массовых скоростях 330...1000 кг/(м2с) Они показали, что протяжённость зоны повторного смачивания зависит от режимных параметров и условий на верхней и нижней секциях РУ. В частности, длина этой зоны, при прочих равных условиях, возрастает с увеличением массовой скорости. При неизменных условиях на нижней секции длина зоны повторного смачивания уменьшается с увеличением теплового потока на верхней секции таким образом, что повторный кризис теплоотдачи возникает при одном и том же значении наросодержания. Показано, что величина теплового потока в докризисной зоне влияет на ЗТО в основном через изменение величины кршнческого наросодержания (рис. 16).

450

400

350

Рис. 16. Влияние теплового ног ока на нижней сскннн трубы на (еплообмен в такрнзнснон области

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Выполненный в работе критический анализ методов и результатов измерения температуры пара в неравновесных дисперсных потоках, а 1акже методик расчета закризисного теплообмена для ДРПК в элементах ЯЭУ выявил их недостатки и позволил наметить пути их преодоления.

2. Предложенная в работе модель генерации пара в термически неравновесном дисперсном потоке позволяет рассчитать изменение паросодержання и температуры перегретого пара в закризисной зоне каналов ЯЭУ.

3. В единых критериях обобщены опытные данные о критическом и фаничном паросодержании при кризисе кипения, обусловленном истощением пристенной плёнки жидкости в каналах ЯЭУ. Предложенные соотношения применимы в широком диапазоне изменения параметров для разных жидкостей и каналов различной формы. Они включены в отраслевые РТМ, справочник по тепло! ид-равлическим расчетам элементов и узлов ЯЭУ, использованы в расчетных про-фаммах ОКБ "Гидропресс" и ряде учебных пособий. Предложенные автором параметры и форма интерполяционной зависимости широко используются при обобщении экспериментальных данных о фаннчных иаросодержаниях.

4. На основе предложенной модели генерации пара впервые разработана единая для каналов различного сечения неравновесная методика расчета ЗТО Она позволяет учесть распределения тепловыделения в активной зоне водоохлаждае-мых реакторов, а также неравномерность обофева иарогенернрующнх каналов ЯЭУ с жндкометаллическим теплоносителем. Результаты верификации методики показали её надежность и применимость в широком диапазоне параметров.

5. Экспериментально исследованы ухудшенные режимы теплообмена при подъемном течении пароводяной смеси в равномерно обофеваемых круглых

трубах при параметрах, характерных для ЯЭУ. Получены данные об условиях возникновения кризиса теплоотдачи и теплообмене в закризисной зоне при давлениях 4,9 ..17,8 МПа, массовых скоростях 100 ..1500 кг/(м2с), удельных тепловых потоках 0,1... 1,73 МВт/ м2 и температуре стенки до 1200 "С. Часть этих данных включена в отраслевую базу тсплофизических данных и используется для верификации расчетных рекомендаций и кодов, применяемых для оптимизации характеристик и обоснования безопасности ЯЭУ. В частности, они использовались при верификации кодов ТРАП (ОКБ "Гидропресс") и КОРСАР (НИТИ).

6 Примени!ельно к парогенераторам ЯЭУ с реакторами на быстрых нейтронах исследован ЗТО в вертикальной трубе с независимым обогревом нижней и верхней секций при давлениях 9,8... 17,7 МПа и массовых скоростях 330-1000 кг/(м"с). Обнаружено, что при определенном сочетании режимных параметров наблюдаася новюрное смачивание теплоосдающей поверхности, причем протяженность зоны повюрного смачивания зависит от условий как на нижней, так и на верхней секциях рабочего участка. Экспериментально выявлен и подтвержден расчетами по неравновесной методике неоднозначный характер влияния величины тепловою потока на теплообмен в закрнзисной зоне. Показано, чю величина теплового потока в докризисной зоне влияет на ЗТО, в основном, через изменение критическою паросодержания.

7. Разработанные расчетные соотношения'и методики базируются на физически обоснованных критериях подобия и фундаментальных законах сохранения, а также на использовании хорошо известных и проверенных практикой эмпирических зависимое>ей. Они проверены на большом массиве экспериментальных данных, дают непрерывные и гладкие решения, обеспечивающие предельные переходы, легко встраиваю ich в расчетные программы, удобны и эффективны для расчетов процессов со скользящими параметрами. Все это позволяет рекомендовать их для использования в современных расчетных кодах, применяемых для анализа состояния и безопасности ЯЭУ в стационарных, переходных и аварийных условиях.

Основное содержание диссещацни офажсно в следующих публикациях:

1. Воробьев В.А , Лощинин В.М., Ремизов О В., CepieeB B.B. Обобщение опьи-ных данных по закризисной теплоотдаче на основе неравновесной модели // Теплообмен, 1емнературный режим и гидродинамика при генерации пара. Л.: Наука. 1981. С. 181-187.

2. Kirillov Р L, Kokorev B.V., Remizov O.V., Sergeyev V.V. Post-dryont heat transfer (Кириллов П.Л., Кокорев Б.В., Ремизов О.В., Сергеев В.В. Закрнзисный теплообмен) // Heat Transfer, 1982: Proc. 7lh Int. Heal Transfer Conf. München, Sept. 6-10, 1982. Vol. 5. Washington e.a., 1982. P. 487-492.

3. Ремизов О.В., Сергеев В.В., Юрков Ю.И. Ухудшение теплообмена при кипении воды в трубе со ступенчатым распределением теплового потока по длине: Преприш ФЭИ-1363. Обнинск. 1982.

4. Гальченко Э.Ф., Сергеев В 13. К обобщению данных но граничным паросо-держаниям//Теплоэнергетика. 1983. №3 С.58-59.

5. Ремизов О.В., Сергеев В.В., Юрков Ю П. Экспериментальное исследование ухудшения теплоотдачи при подъемном и опускном течении воды в iрубе // Теплоэнергетика 1983, № 9. С. 64-64.

6. Гальченко Э.Ф., Ремизов О.В., Сергеев В.В , Юркни ЮМ Исследование ухудшения теплоотдачи при подъемном и опускном течении воды в трубе. Препринт ФЭИ-1539. Обнинск. 1984.

7. Ремизов О.В., Воробьев В.Л., Сергеев В.В. Закризисный теплообмен в трубах и каналах // Надежность котельных поверхностей нагрева и актуальные вопросы теплообмена и гидравлики. Тезисы докладов. Ленинград-Подольск: НПО ЦКТИ. 1984. С. 319.

8. Сергеев В.В. Динамический унос жидкости с поверхности пристенной пленки: Препринт ФЭИ-1750. Обнинск. 1985.

9. Ремизов О.В., Сергеев В.В., Юрков Ю.И. Закризисный теплообмен в трубе со ступенчатым обогревом по длине. // Теплообмен в энергооборудовании АЭС. Л.: Наука. 1986. С. 173-179.

10. Сергеев В.В. Расчет теплообмена в закрнзпеной зоне вер шкальных цилиндрических каналов: Препринт ФЭИ-1836. Обнинск. 1987.

11. Ремизов О.В., Воробьев В.А., Сергеев В.В. Расчет закрнзнсно!о теплообмена в круглых трубах // Теплоэнергетика. 1987, № 10. С. 55-56.

12.Гальченко Э.Ф., Ремизов О.В., Cepieee В В Исследование влияния направления течения на температурный режим парогенерирующей трубы // Атомная энергия. 1988. Т. 65, вып. 5. С. 364-365.

13. Гальченко Э.Ф., Гонин А.И., Сергеев В.В. Расчет теплообмена в закрнзпеной зоне вертикальных цилиндрических каналов, ЭТО // Сб. аннотаций программ теплогидравлического расчета активных зон и теплообменного оборудования АЭС. Выпуск 1. Обнинск: ГКАЭ, ФЭИ, Координационный совет но теплофизике. 1988. С. 106.

Н.Сергеев В.В. Кризис кипения при подъемном движении воды в трубах и пучках стержней // Труды 2-й Российской нац. конф. по теплообмену. М. Иад-во МЭИ. 1998. Т. 4. С. 210-213.

15.Сергеев В.В. Обобщение данных гго кризису теплообмена при кипении воды в трубах и стержневых сборках // Теплофнзнка-98: Труды международной конф. «Теплофизические аспекты безопасности ВВЭР». Обнинск: ГНЦ РФ ФЭИ. 1998. Т.1. С. 330-337.

16. Сергеев В.В. Обобщение данных по кризису кипения при подъемном движении воды в каналах // Теплоэнергетика. 2000, № 3. С. 67-69.

17. Сергеев В.В. Кризис кипения при дисперсно-кольцевом режиме течения воды в каналах // Избранные труды ФЭИ. 1998. Сб. науч. фудов. Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ. 2000. С. 109-113.

18. Сергеев В.В. Верификация модели закризисною теплообмена для дисперсного режима течения // Труды 3-й Российской нац. конф. по теплообмену. М: Изд-во МЭИ. 2002. Т. 4. С. 165-168.

0

Подписано к нечаш 28 01 2005 I. Форма! 60x84 1/16. Уел п л 0,6 Ун.-изд л.1,3.

_Тираж 45 экз. Заказ №_._

Отечатано в 011ТН методом прямого репродуцирования с оригинала авторов 249033, Обнинск Калужской обл , ФЭИ.

I

4

1-2312

РНБ Русский фонд

2005-4 48505

Основные обозначения и сокращения.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ФЕНОМЕНОЛОГИЯ УХУДШЕННЫХ РЕЖИМОВ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ КИПЕНИИ.

1.1. Ухудшение теплообмена при кипении в элементах ЯЭУ.

1.1.1. Теплогидравлика парогенерирующих каналов.

1.1.2. Теплогидравлика активной зоны.

1.2. Особенности теплообмена при дисперсном режиме пленочного кипения.

1.2.1. Основные механизмы.

1.2.2. Термическая неравновесность.

1.2.3. Тепловое взаимодействие капель со стенкой.

Выводы к главе 1.

2. ТЕРМИЧЕСКАЯ НЕРАВНОВЕСНОСТЬ И ЗАКРИЗИСНЫЙ ТЕПЛООБМЕН.

Ф 2.1. Анализ методов и результатов экспериментального исследования термической неравновесности.

2.1.1. Замечания относительно измерения температуры пара в двухфазном потоке.

2.1.2. Термозонды с сепарацией фаз.

2.1.3. Примеры анализа экспериментальных результатов.

2.2. Обзор методов расчета закризисного теплообмена.

2.2.1. Общие сведения о расчетных методиках. ф 2.2.2. Анализ неравновесных моделей закризисного теплообмена.

2.2.3. Табличные методы расчета.

Выводы к главе 2.

3. ОСНОВЫ РАСЧЕТА ЗАКРИЗИСНОГО ТЕПЛООБМЕНА.

3.1. Общая постановка задачи.

3.1.1. Основные допущения.

3.1.2. Модель генерации пара.

3.2. Динамический унос жидкости с поверхности пристенной пленки.

3.2.1. Модель динамического уноса.

3.2.2. Обобщение данных по характеристикам дисперсно-кольцевых потоков.

3.3. Кризис теплообмена при кипении в каналах.

3.3.1. Обобщение данных по кризису кипения в каналах.

3.3.2. Обобщение данных о граничных паросодержаниях. ф 3.4. Расчет теплообмена со стенкой (базовая методика).

3.4.1. Расчет параметров потока.

3.4.2. Расчет температуры стенки.

Выводы к главе 3.

4. ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДОЛОГИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ.

4.1. Экспериментальное оборудование.

4.1.1. Принципиальная схема стенда.

• 4.1.2. Измерительная и регистрирующая аппаратура.

4.1.3. Рабочие участки.

4.2. Методика проведения опытов.

4.2.1. Калибровочные и тестовые измерения.

4.2.2. Измерения температурного режима.

4.3. Методика обработки опытных данных.

4.3.1. Расчет локальных параметров.

4.3.2. Оценка погрешности результатов.

Выводы к главе 4.

5. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КРИЗИСА КИПЕНИЯ И ЗАКРИЗИСНОГО ТЕПЛООБМЕНА В КРУГЛЫХ ТРУБАХ.

5.1. Закризисный теплообмен в равномерно обогреваемых трубах.

5.2. Верификация базовой методики расчета закризисного теплообмена.

5.3. Ухудшение теплообмена при кипении в трубе со ступенчатым распределением теплового потока по длине.

Выводы к главе 5.

Актуальность темы

Ухудшение теплообмена при кипении в каналах - негативное и потенциально опасное для ЯЭУ явление. Вот почему разработка методов предсказания условий его возникновения и последствий чрезвычайно актуальна для анализа надежности и безопасности ЯЭУ.

Интенсивные колебания температуры теплоотдающей поверхности в зоне перехода от ^ нормального режима кипения к ухудшенному (пленочному), т.е. вблизи сечения так называемого кризиса теплоотдачи, могут быть причиной усталостного разрушения парогенерирующих труб прямоточных парогенераторов, отрицательно сказываясь на ресурсе последних [I]. Поэтому для оценки ресурса парогенераторов необходимо уметь предсказывать как условия наступления кризиса теплоотдачи, так и уровень самой теплоотдачи в до- и закризисной зонах, определяющей амплитуду колебаний температуры теплоотдающих поверхностей. ♦ Другими негативными последствиями ухудшения теплообмена в парогенераторах являются неравновесный перегрев пара и вынос влаги из испарителя [2]. Последнее особенно опасно в случае, когда пароперегреватели изготовлены из стали, склонной к коррозионному растрескиванию при попадании воды. Для исключения попадания влаги в пароперегреватели, номинальные режимы работы установки подбираются такими, чтобы постоянно поддерживать определенный перегрев пара на выходе из испарителя. Например, для парогенератора установки БН-600 величина этого перегрева должна быть не менее 20 °С. Щ Однако, как показали результаты испытаний этого парогенератора [3], даже при перегревах до 50°С- наблюдался вынос влаги из паровой камеры испарителя, а вынос влаги из трубок испарителя - при перегревах до 120°С. Таким образом, чтобы обосновать условия предотвращения попадания влаги в пароперегреватели, необходимо уметь рассчитывать термическую неравновесность двухфазного потока в закризисной зоне парогенерирующих каналов и доупаривание влаги в паропроводах.

Кризисное ухудшение теплоотдачи в активной зоне ядерного реактора может привести к перегреву топливных стержней до недопустимо высоких значений температуры [4,5]. Именно пленочный режим кипения определяет в этих условиях пиковое значение температуры оболочек топливных стержней и длительность наиболее опасного периода аварийного охлаждения активной зоны. Поэтому точный расчет закризисного теплообмена имеет решающее значение в анализе безопасности ядерного реактора.

Основным инструментом анализа теплогидравл и ческой обстановки в активной зоне Щ ЯЭУ при нарушениях в работе оборудования и аварийных режимах, включая аварии с разгерметизацией контура охлаждения и потерей теплоносителя, являются системные теплогидравлические коды.

Из-за отсутствия общей теории в качестве математической модели теплообмена при кипении в современных кодах используется описание так называемой «кривой кипения» с помощью набора соотношений, в основном, эмпирического плана.

Наименее проработанными и точными являются соотношения, описывающие участок переходного кипения вышеупомянутой кривой. В связи с этим, а также ввиду того, что пространственная и временная протяженность этого режима кипения относительно невелики, для описания этой ветви кривой кипения в кодах часто используется соответствующая интерполяция между двумя характерными её точками: критический тепловой поток и минимальная температура пленочного кипения.

Очень важным для оценки теплового состояния элементов активной зоны при аварии с частичным или полным оголением топливных сборок является правильное моделирование режима пленочного кипения.

Структура двухфазного потока в этом режиме кипения может быть либо обратно-кольцевой, когда жидкость отделена от теплоотдающих поверхностей паровой прослойкой, либо дисперсной, когда жидкость распределена в паровом потоке в виде капель. Обратно-кольцевая структура двухфазного потока весьма неустойчива: жидкое ядро довольно быстро распадается на капли, и поток становится дисперсным. Таким образом, преобладающим режимом пленочного кипения является дисперсный.

Одна из главных черт дисперсного режима пленочного кипения (ДРПК) — наличие термодинамического неравновесия между фазами, проявляющегося в перегреве паровой фазы по отношению к температуре жидкости, причем различия в температурах фаз могут достигать десятков и сотен градусов. Экспериментальные данные и расчетные рекомендации для этого режима кипения в каналах характеризуются большой неопределенностью, а неравновесный характер протекающих при этом тепло- и массообменных процессов существенно затрудняет их математическое моделирование. В силу этого модели закризисного теплообмена современных расчетных кодов включают в себя целый набор замыкающих соотношений вместе с алгоритмом, определяющим логику выбора того или иного соотношения и правила сшивки. Причем, наряду с неравновесными моделями, для описания этой ветви кривой кипения часто используются эмпирические соотношения, основанные на существовании термодинамического равновесия между фазами и применимые, в основном, для каналов простейшей геометрии. Недостатки такого подхода очевидны и связаны, в первую очередь, с его эмпирическим характером и игнорированием важнейшей особенности ДРПК, а именно, его термодинамической неравновесности.

Целью работы являлась разработка физически обоснованных и применимых в широком диапазоне изменения режимных параметров для каналов различной формы, включая сборки тепловыделяющих элементов, рекомендаций по расчету закризисного теплообмена при дисперсном режиме пленочного кипения в элементах ЯЭУ. В соответствии с этим, основными задачами исследований были:

• критический анализ методов и результатов исследования термической неравновесности, а также неравновесных моделей закризисного теплообмена;

• разработка одномерной базовой модели и методики расчета закризисного теплообмена;

• экспериментальное исследование ухудшения теплообмена в круглых трубах;

• верификация базовой методики расчета закризисного теплообмена с использованием экспериментальных данных для круглых труб.

Основные результаты и их научная новизна

1. Впервые в единых критериях обобщены экспериментальные данные для разных жидкостей об относительном расходе жидкости в пленке, интенсивности динамического уноса и размере капель в дисперсно-кольцевых потоках, о критическом и граничном паросодержании при кризисе кипения, обусловленном истощением пристенной пленки жидкости.

2. Разработана одномерная математическая модель генерации пара в термически неравновесном дисперсном потоке, позволяющая рассчитать осевое изменение паросодержания и температуры пара в закризисной зоне цилиндрических каналов произвольной формы.

3. На основе предложенной модели генерации пара впервые разработана единая для каналов различного сечения, включая стержневые сборки, неравновесная методика расчета закризисного теплообмена.

4. Впервые экспериментально выявлен и подтвержден расчетами по неравновесной методике неоднозначный характер влияния величины теплового потока в закризисной зоне на закризисный теплообмен.

Достоверность результатов и выводов работы основана на:

- тщательной проработке методологии проведения и обработки опытов;

- системе калибровочных и тестовых измерений и их метрологическом обеспечении;

- применении современных средств измерения и регистрации параметров;

- детальном анализе ошибок измерений, устранении методических и систематических погрешностей;

- воспроизводимости опытных данных и их согласовании с данными других авторов и с результатами расчетов;

- использовании при обобщении данных физически обоснованных критериев подобия, при формулировке математической модели процесса - фундаментальных законов сохранения, а при разработке расчетных методик - хорошо известных и апробированных соотношений;

- согласовании расчетов по разработанным соотношениям и методикам не только с собственными данными, но и данными других авторов в широком диапазоне изменения геометрических и режимных параметров;

- результатах верификации и кросс-верификации расчетных методик.

Практическая значимость работы

1. Полученные автором экспериментальные данные о критических паросодсржаниях и закризисном теплообмене в круглых трубах включены в Отраслевой банк теплофизических данных и используются для верификации и уточнения расчетных рекомендаций и теплогидравлических кодов, применяемых при оптимизации режимов работы и анализе безопасности ЯЭУ. В частности, они использовались при верификации отечественных расчетных кодов для ВВЭР - программного комплекса ТРАП (ОКБ "Гидропресс") и КОРСАР (НИТИ).

2. Разработанные автором рекомендации по расчету граничных паросодержаний и закризисного теплообмена в каналах включены в отраслевые РТМ, справочник но теплогидравлическим расчетам элементов и узлов ЯЭУ, использованы в ряде вузовских учебных пособий по теплообмену в ЯЭУ.

3. Предложенные автором параметры и форма интерполяционной зависимости широко используются при обобщении экспериментальных данных о граничных паросодержаниях при кипении в каналах.

4. Разработанные соотношение для оценки величины граничного паросодержания и методика расчета ЗТО в круглых трубах использованы в расчетных программах ОКБ "Гидропресс" для парогенераторов АЭС с реакторами типа БН.

5. Разработанная автором программа расчета ЗТО внедрена на Белоярской АЭС в составе комплекса теплофизических расчетов парогенераторов ПГН-200М и использовалась, в частности, для оценки выноса влаги из испарителей установки БН-600.

6. Экспериментальные данные по ЗТО в круглых трубах были использованы во ВНИИАЭС для отработки методик расчета температурного режима тепловыделяющих сборок водоохлаждаемых ядерных реакторов.

7. Формула для критического паросодержания в пучках стержней используется в модуле KAHAJI-97 программного комплекса ТРАП ОКБ "Гидропресс" для оценки границы перехода к ухудшенному теплообмену в активной зоне ВВЭР в аварийных условиях.

Автор защищает

1. Результаты экспериментального исследования кризиса кипения и закризисного теплообмена в круглых трубах, в характерном для ЯЭУ диапазоне режимных параметров.

2. Обобщение в единых критериях экспериментальных данных о критических и граничных паросодержаниях при кризисе кипения, обусловленном переходом дисперсно-кольцевой структуры потока в дисперсную в каналах ЯЭУ.

3. Одномерную модель термически неравновесной генерации пара и основанную на ней методику расчета теплообмена при ДРПК в цилиндрических каналах различной формы, включая сборки тепловыделяющих элементов.

4. Результаты верификации и кросс-верификации методики расчета закризисного теплообмена.

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, школах, семинарах и совещаниях.

- 7-я Международная конференция по теплообмену, Мюнхен, ФРГ, 1982.

- Отраслевой семинар "Закризисный теплообмен в трубах и каналах", Обнинск, 1983.

- Всесоюзная конференция "Надежность котельных поверхностей нагрева и актуальные вопросы теплообмена и гидравлики", Подольск, 1984.

- Франко-советское совещание по парогенераторам для реакторов на быстрых нейтронах, Кадараш, Франция, 1989.

- Совместное заседание секции тепломассообмена Научного совета АН СССР по комплексной проблеме "Теплофизика и теплоэнергетика" и межотраслевого семинара "Теплофизические процессы в системах безопасности АЭС", Москва, 1990.

- Международный семинар "Теплофизические аспекты безопасности ВВЭР", Обнинск, 1990.

- Международный семинар "Теплофизические аспекты безопасности ВВЭР", Обнинск, 1994.

- 3-е совещание участников согласованного исследовательского проекта МАГАТЭ "Теплогидравлические соотношения для водоохлаждаемых реакторов нового поколения", Обнинск, 1997.

- Международный семинар "Теплофизические аспекты безопасности ВВЭР", Обнинск, 1998.

- 2-я Российская национальная конференция по теплообмену, Москва, 1998.

- 13-я школа-семинар под рук. акад. А.И. Леонтьева "Физические основы экспериментального и математического моделирования процессов газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках", Санкт-Петербург, 2001.

- 3-я Российская национальная конференция по теплообмену, Москва, 2002.

Публикации

Основное содержание диссертации отражено в 18 публикациях. Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка использованных источников. Общий объем диссертации -150 страниц, включая 79 рисунков, 3 таблицы и список цитированной литературы из 224 наименований на 17 страницах.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Критический анализ методов и результатов измерения температуры пара в термически неравновесных дисперсных потоках, а также методик расчета закризисного теплообмена для дисперсного режима пленочного кипения в элементах ЯЭУ выявил их ненадежность и противоречивость и позволил наметить пути преодоления недостатков расчетных методик.

2. Предложенная в работе модель генерации пара в термически неравновесном дисперсиом потоке позволяет рассчитать изменение паросодержания и температуры перегретого пара в закризисной зоне каналов ЯЭУ. Она основана на ясных физических предпосылках, содержит всего одну эмпирическую константу и позволяет анализировать и предсказывать влияние отдельных параметров и их сочетаний.

3. Анализ механизма динамического уноса жидкости с поверхности пристенной пленки выявил фундаментальную роль этого процесса в формировании дисперсно-кольцевых потоков и позволил в единых критериях обобщить опытные данные о критическом и граничном паросодержании при кризисе кипения, обусловленном истощением пристенной плёнки жидкости в каналах ЯЭУ. Предложенные соотношения применимы в широком диапазоне параметров для каналов различной формы. Расчетные соотношения включены в отраслевые РТМ, справочник по теплогидравлическим расчетам элементов и узлов ЯЭУ, использованы в расчетных программах ОКБ "Гидропресс" и ряде учебных пособий. Предложенные в работе критерии и форма зависимости широко используются в России и за рубежом при обобщении экспериментальных данных о граничных паросодержаниях.

4. На основе предложенной модели генерации пара впервые разработана единая для каналов различного сечения методика расчета закризисного теплообмена, базирующаяся на двухступенчатом механизме отвода тепла от стенки. Она позволяет учесть распределение тепловыделения в активной зоне водоохлаждаемых реакторов, а также неравномерность обогрева парогенерирующих каналов ЯЭУ с жидкометаллическим теплоносителем. Верификация методики показала её надежность и применимость в широком диапазоне параметров, а также преимущества по сравнению с известными методиками.

5. Экспериментально исследованы ухудшенные режимы теплообмена при подъемном течении пароводяной смеси в равномерно обогреваемых круглых трубах при параметрах, характерных для ЯЭУ. Получены систематические экспериментальные данные о влиянии режимных параметров на условия возникновения кризиса и теплообмен в закризисной зоне при давлениях 4,9. 17,8 МПа, массовых скоростях 100. 1500 кг/(м2с), удельных тепловых потоках 0,1. 1,73 МВт/ м2 и температуре стенки до 1200 °С. Часть этих данных включена в Отраслевую базу теплофизических данных и используется для верификации и уточнения рекомендаций и теплогидравлических кодов, применяемых для оптимизации характеристик и обоснования безопасности ЯЭУ.

6. Применительно к парогенераторам ЯЭУ с реакторами на быстрых нейтронах исследовано влияние условий в до- и закризисной зонах на теплообмен в вертикальной трубе с независимым обогревом нижней и верхней секций при давлениях 9,8. 17,7 МПа и массовых

•у скоростях 330. 1000 кг/(м с). Обнаружено повторное смачивание теплоотдающей поверхности и одновременное существование кризиса в двух сечениях при определенном сочетании режимных параметров. Показано, что протяженность зоны повторного смачивания зависит от условий как на нижней, так и на верхней секциях рабочего участка. Экспериментально выявлен и подтвержден расчетами по предложенной методике неоднозначный характер влияния величины теплового потока на теплообмен в закризисной зоне. Величина теплового потока в докризисной зоне влияет па закризисный теплообмен в основном через изменение критического паросодержания.

7. Разработанные расчетные соотношения и методики базируются на физически обоснованных критериях подобия и фундаментальных законах сохранения, а также на использовании хорошо известных и проверенных практикой эмпирических зависимостей. Они проверены на большом массиве экспериментальных данных, дают непрерывные и гладкие решения, обеспечивающие предельные переходы. Предложенные соотношения и методики легко встраиваются в расчетные программы и удобны и эффективны для расчетов процессов со скользящими параметрами. Все это позволяет рекомендовать их для использования в современных расчетных кодах, применяемых для анализа состояния и безопасности ЯЭУ в стационарных, переходных и аварийных условиях.

1. Стырикович М.А., Полонский B.C., Циклаури Г.В. Тепломассообмен и гидродинамика в двухфазных потоках атомных электрических станций. М.: Наука. 1982.

2. Кириллов П.Л. Проблемы гидродинамики и теплообмена применительно к парогенераторам АЭС с реакторами на быстрых нейтронах // Теплофизика и гидродинамика активной зоны и парогенераторов для быстрых реакторов. Т.2. Прага: ЧСКАЭ. 1978. С. 8-29.

3. Теплообмен и гидродинамика в атомной и тепловой энергетике / Дж. Делайе, М. Гио, М. Ритмюллер: Пер. с анг. М.: Энергоатомиздат. 1984.

4. Кузнецов Ю.Н. Теплообмен в проблеме безопасности ядерных реакторов. М.: Энергоатомиздат. 1989.

5. Ремизов О.В., Воробьев В.А., Сергеев В.В. Теплообмен в закризисной зоне /Физико-энергетический институт: Аналитический обзор ОБ-24. Обнинск. 1976.

6. Andreani M., Yadigaroglu G. Prediction methods for dispersed flow film boiling // Int. J. Multiphase Flow. 1994. V. 20, Suppl. Pp. 1-51.

7. Nijhawan S. et al. Measurement of vapor superheat in post-critical-heat-flux boiling // Transactions of the ASME, Journal of Heat Transfer. 1980. Vol. 102, №8. Pp. 465 470.

8. Unal C. et al. Experimental study of nonequilibrium post-CHF heat transfer in rod bundles // Heat Transfer 1986: Proc. 8th Int. Heat Transfer Conference. San Francisco, USA. 1986. Vol. 5. Pp. 2417-2422.

9. Varone A.F., Rohsenow W.M. Post-dryout heat transfer prediction // Nuclear Engineering and Design. 1986. Vol. 95. Pp. 315 327.

10. Andreani M., Yadigaroglu G. Difficulties in modeling dispersed-flow film boiling. Warme- und Stoffubertragung. 1992. H.27. S. 37-49.

11. Hetsroni G. Particles-turbulence interaction // Int. Journal of Multiphase Flow. 1989. Vol. 15. Pp. 735 746.

12. Yao S.C., Sun K.H.A Dispersed flow heat transfer for low-flow bottom reflooding Conditions // Heat Transfer in Nuclear Safety. Washington, DC, USA: Hemisphere. 1982. Pp. 763 776.

13. Chen J.C. A Short review of dispersed heat transfer in post-dryout boiling // Nuclear Engineering and Design. 1986. Vol. 95. Pp. 375 383.

14. Wong S., Hochreiter L.E. A Model for dispersed flow heat trasfer during reflood // Proc. 19th Natl. Heat Transfer Conference. Orlando, FL, USA. 1980.

15. Parker J.D., Grosh R.J. Heat transfer to a mist flow: ANL-6291. 1961.

16. Bennett A.W., Kearsey H.A., Keeys R.K.F. Heat transfer to mixtures of high pressure steam and water in annulus. Part VI. A Preliminary study of heat transfer coefficient and heat surface temperature at high qualities: AERE 4352. 1964.

17. Лаверти У.Ф., Росеноу У.М. Пленочное кипение насыщенного азота при течении в вертикальной трубе. Теплопередача. 1967. Т. 89 , № 1. С. 110-120.

18. Форслэнд Р.П., Росеноу У.М. Пленочное кипение в диспергированном потоке // Теплопередача. 1968. Т. 90, №4, С. 32-42.

19. Грачев Н.С., Ивашкевич А.А., Прохорова В.А., Фетисов М.Н. О термической неравновесности пароводяного потока. Теплофизика высоких температур. 1974. Т. 12, №3. С. 680-681.

20. Воробьев В.А., Ремизов О.В., Сергеев В.В. Исследование статистических характеристик пульсаций температуры двухфазного потока в закризисной области/ Физико-энергетический институт: Препринт ФЭИ-450. Обнинск .1973.

21. Грачев Н.С., Ивашкевич А.А., Суворов М.Я., Шумский Р.В. Определение количества влаги в перегретом паре методом измерения истинной температуры пара/ Физико-энергетический институт: Преринт ФЭИ-509. Обнинск. 1974.

22. Unal С. et al. Convective film boiling in a rod bundle: axial variation of nonequilibrium evaporation rates //Int. J. Heat and Mass Transfer. 1988. Vol. 31, №10. Pp. 2091 2100.

23. Sugimoto J., Murao Y. Effect of grid spacers on reflood heat transfer in PWR-LOCA // J. Nuclear Science and Technology. 1984. Vol. 21, №2. Pp. 103 114.

24. Kelly J.M. et al. COBRA-TF grid spacer heat transfer models // Trans. American Nuclear Society. 1984. Vol. 46. Pp. 842 844.

25. Yoder G.L., Morris D.G., Mullins C.B. Dispersed-flow film boiling heat transfer data near spacer grids in a rod bundle // Nuclear Technology. 1983. V. 60, № 2. P. 304-313.

26. Unal C. et al. Convective Boiling in a Rod Bundle: Transverse variation of vapor superheat temperature under stabilized post-CHF condition // Int. J. Heat and Mass Transfer. 1991. Vol. 34, №7. Pp. 1695- 1706.

27. Cokmez-Tuzla A. F., Tuzla K., Chen J.C. Experimental assessment of liquid-wall contacts in post-CHF convective boiling // Nuclear Engineering and Design. 1993. Vol. 139, №1. Pp. 97 -103.

28. Cumo M., Farello G.E. Heated wall-droplet interaction for two-phase flow heat transfer in liquid deficient region: CNEN-RT/ING (72) 19. 1972. Pp. 146 178.

29. Cumo M., Farello G.E., Ferrari G. Notes on droplet heat transfer: CNEN-RT/ING (72)19. 1972. Pp. 180-202.

30. McGinnis F.K., Holman J.P. Individual droplet heat transfer rates for splattering on hot surfaces // Int. J. Heat and Mass Transfer. 1969. Vol. 12, №1. Pp. 95 108.

31. Wachters L.H.J., Westerling N.A.J. The heat transfer from a hot wall to impinging water drops in the spheroidal state// Chemical Engineering and Science. 1966. Vol. 21. Pp. 1047- 1056.

32. Toda S. A Study of mist cooling (2nd Report: Theory of mist cooling and its fundamental experiments) // Heat Transfer — Japanese Res. 1972. Vol. 1 №3. Pp. 39 307.

33. Ganic E.N., Rohsenow W.M. Dispersed flow heat transfer // Int. J. Heat and Mass Transfer. 1977. Vol.20. Pp. 855-866.

34. Исследование закризисного теплообмена в канале сложной геометрии/ М.Н. Бурдунин, Ю.А. Звонарев, А.С. Комендантов, Ю.А. Кузма-Кичта. VII Всес. конф. по тепломассообмену. Минск: ИТМО. 1984. Т. IV, ч. 2. С. 41-46.

35. Гугучкин В. В. Локальные процессы взаимодействия компонентов двухфазного потока в элементах энергетических установок: Автореферат дис. докт. техн. наук. Санкт-Петербург. 1997.

36. Сергеев В.В. Применение термопар для изучения некоторых характеристик неравновесных двухфазных потоков / Физико-энергетический институт: Препринт ФЭИ-580. Обнинск. 1975.

37. Chen Y.-Z., Chen H.-Y. An experimental investigation of thermal nonequilibrium in dispersed flow film boiling of water // Proc. Int. Conf. on New Trends in Nuclear System Thermohydraulics. May 30 -June 2. Pisa, Italy. 1994. Vol. 1. Pp. 31-37.

38. Комендантов A.C., Кузма-Кнчта Ю.А., Бурдуннн M.H. Исследование переходной и закризисной областей теплооотдачи к термически неравновесному потоку // Теплоэнергетика. 1987. №1. С. 64-66.

39. Lin T.J., Horng T.S. Rewetting advances of very hot circular duct by bottom rcflooding // NURETH-6: Proc. 6th Int. Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics. Grenoble, France, Oct. 5-8. 1993. Vol. 2. Pp. 588-595.

40. Эванс Д., Уэбб С.У., Чжен Дж.Ч. Изменение перегрева пара по длине канала при пленочном кипении//Теплопередача. 1985. Т. 107, №3. С. 148-155.

41. Dougall R.S., Rohsenow W.M. Film boiling on the inside of vertical tubes with upward flow of the fluid at low qualities: MIT Report No. 9079-26. 1963.

42. Миропольский З.Л. Теплоотдача при пленочном кипении пароводяной смеси в парогенерирующих трубах//Теплоэнергетика. 1963. №5. С. 49-52.

43. Groeneveld D.C. An investigation of heat transfer in the liquid deficient regime: Report AECL-3281.Chalk River. 1969.

44. Mattson R.J., Condie K.G., Bengston S.J., Obenchain C.F. Regression analysis of post-CHF flow boiling data // Proc. 5th Int. Heat Transfer Conf. Tokyo. 1974. Vol.4. Pp. 115-119.

45. Collier J.G. Post-dryout heat transfer A Review of current position: Report AERE-M 2723. Harwell. 1975.

46. Groeneveld D.C. Post-dryout heat transfer: Physical mechanisms and survey of predictions methods //Nuclear Engineering and Design. 1975. Vol.32, No.3. Pp. 283-294.

47. Сергеев В.В. Закризисный теплообмен в кольцевых каналах и пучках стержней: Аналитический обзор ОБ-67. Обнинск: ФЭИ. 1978.

48. Mayinger F., Langner Н. Post-dryout heat transfer // Proc. 6th Int. Heat Transfer Conf. Toronto. 1978. Vol. 6. Pp. 181-198.

49. Wang S.W., Weisman J. Post-critical heat flux heat transfer: A survey of current correlations and their applicability//Progress in Nuclear Energy. 1983. Vol.12, No.2. Pp. 149-168.

50. Groeneveld D.C., Srioek C.W. A comprehensive examination of heat transfer correlations suitable for reactor safety analysis // Multiphase Science and Technology (Hewitt G.F. et al. eds.). New York: Hemisphere Publishing Corp. 1986. Vol. 2. Pp. 181-274.

51. Thermohydraulic Relationships for advanced water cooled reactors. Vienna: IAEA. 2001. IAEA-TECDOC-1203. Pp. 49-108.

52. Воробьёв В.А., Ремизов O.B., Сергеев В.В. Теплоотдача к пароводяной смеси в области ухудшенного теплообмена // Теплоэнергетика. 1978. № 2. С. 27-28.

53. Bennett A.W., Hewitt G.F., Kearsey Н.А., Keeys R.K.F. Heat transfer to steam-water mixtures flowing in uniformly heated tubes in which the critical heat flux has been exceeded: Report AERE-R 5373. 1967.

54. Moose R.A., Ganic E.N. On the calculation of wall temperatures in the post dryout heat transfer // Int. J. Multiphase Flow. 1982. Vol. 8, No. 5. Pp. 525-542.

55. Webb S.W., Chen J.C. A numerical model for turbulent non-equilibrium dispersed flow heat transfer // Int. J. Heat Mass Transfer. 1982. Vol. 25, No. 3. Pp. 325-335.

56. Stosic Z. The model HECHAN for prediction of BWR heating channel behavior in pre- and post-dryout transient regimes // Kerntechnik. 1992. Vol. 57, No. 6. Pp. 383-399.

57. Алипченков B.M., Зайчик JI.И., Зейгарник Ю.А. и др. Разработка трехжидкостпой модели двухфазного потока для дисперсно-кольцевого режима течения в каналах. М: ОЦРК МАЭ РФ, ОИВТ РАН. 2001.53 с.

58. Alipchenkov V.M., Stonik O.G., Zaichik L.I. et al. A three-fluid model of two-phase dispersed-annular flow in channels // Proc. 10th Int. Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-10). Seoul, Korea. October 5-9, 2003.

59. Кащеев B.M., Муранов Ю.В., Юрьев Ю.С. Численное исследование двухфазных систем с помощью двумерной математической модели: Двухфазные потоки. Теплообмен и гидродинамика. JL: Наука. 1987. С. 74-83.

60. Kirillov P.L., Kashcheyev V.M., Muranov Yu.V., Yuriev Yu.S. A two-dimensional mathematical model of annular-dispersed and dispersed flows. Parts 1,2// Int. J. Heat Mass Transfer. 1987. Vol. 30, No.4. Pp. 791-806.

61. Кудрявцева A.A., Ягов В.В., Зудин Ю.Б. Методика расчета теплогидравлических характеристик дисперсного режима пленочного кипения//Теплоэнергетика.1987. № 10. С. 65-69.

62. Стырикович М.А., Барышев Ю.В., Григорьева М.Е., Коновалова Е.М. Модель расчета теплоотдачи для пароводяного дисперсного потока // Теплофизика высоких температур. 1983. Т.21,№ 1.С. 122-129.

63. Кокорев Б.В., Фарафонов В.А. Парогенераторы ядерных энергетических установок с жидкометаллическим охлаждением. М.: Энергоатомиздат. 1990. 264 с.

64. Tong L.S., Young J.D. A phenomenological transition and film boiling heat transfer Correlation // Heat Transfer 1974: Proc. 5lh Int. Heat Transfer Conf. Tokyo. 1974. Vol. 4. Pp. 120-124.

65. Groeneveld D.C., Delorme G.G. Prediction of thermal non-equilibrium in the post-dryout regime // Nuclear Engineering and Design. 1976. Vol. 36, No. 1. Pp. 17-26.

66. Chen J.G., Ozkaynak F.T., Sundaram R.K. Vapor heat transfer in post-CHF region including the effect of thermodynamic non-equilibrium // Nuclear Engineering and Design. 1979. Vol. 51, No.2. Pp. 143-155.

67. Kirillov P.L., Kokorev B.V., Remizov O.V., Sergeyev V.V. Post-dryout heat transfer // Heat Transfer, 1982: Proc. 7th Int. Heat Transfer Conf. Mflnchen, Sept. 6-10, 1982. Vol. 5. Washington e.a., 1982. Pp. 487-492.

68. Jones O.C., Zuber N. Post-CHF Heat Transfer: A nonequilibrium relaxation model // ASME Paper 77-HT-79. Paper presented at 17th National Heat Transfer Conf. Salt Lake City. 1977.

69. Кокорев Б.В., Лощинин В.М., Сергеев В.В. Методика расчета теплообмена в закризисной области / Физико-энергетический институт: Препринт ФЭИ 795. Обнинск. 1978.

70. Saha P. A nonequilibrium heat transfer model for dispersed droplet post-dryout regime // Int. J. Heat Mass Transfer. 1980. Vol. 23, No.4. Pp. 483-492.

71. Сергеев В.В., Гальченко Э.Ф., Ремизов О.В. Инженерный расчет теплообмена в закризисной зоне кольцевых каналов / Физико-энергетический институт: Препринт ФЭИ-1649. Обнинск. 1985.

72. Сергеев В.В. Расчет теплообмена в закризисной зоне вертикальных цилиндрических каналов: Препринт ФЭИ-1649. Обнинск: ФЭИ. 1987.

73. Heineman J.B. An experimental investigation of heat transfer to superheated steam in round and rectangular channels: ANL-3281. 1960.

74. Хасанов Ю.Г., Комендантов А.С., Кузма-Кичта Ю.А., Бурдунин М.Н. Исследование интенсификации теплообмена в закризисной области в канале с пористым покрытием// Теплоэнергетика. 1987. №> 7. С. 69-71.

75. Смирнов O.K., Афонин В.К. О термической неравновесности пароводяного потока в закризисной области // Труды Моск. энерг. ин-та. 1981. Вып. 532. С. 96-102.

76. Unal C., Tuzla K., Cokmez-Tuzla A.F., Chen J.C. Vapor generation rate model for dispersed drop flow//Nuclear Engineering and Design. 1991. Vol.125, No.2. Pp. 161-173.

77. Chen Y.Z., Chen H.Y. A model of dispersed flow boiling heat transfer of water // Heat Transfer 1994: Proc. 10,h Int. Heat Transfer Conf. Brighton, UK. 1994. Vol. 7. Pp. 419-424.

78. Chen Y.Z., Chen H.Y. A tabular method for prediction of heat transfer during saturated film boiling of water in a vertical tube // Heat Transfer 1998: Proc. 11th Int. Heat Transfer Conf. Kyongju, Korea. 1998. Vol. 2. Pp. 163-168.

79. Кириллов П.Л., Смогалев И.П., Ивашкевич A.A. и др. Скелетная таблица для коэффициента теплообмена в закризисной области при течении воды в трубах (Версия 1996 г.): Препринт ФЭИ 2525. Обнинск: ФЭИ.1996.

80. Groeneveld D.C., Leung L.K.H., Vasic A. et al. An improvement in predicting post-CHF temperatures // Proc. 22nd CNS Nuclear Simulation Symposium. Ottawa, Canada. Nov. 3-5. 2002.

81. Guo Y., Groeneveld D.C., Leung L.K.H. et al. Prediction of film boiling heat transfer over a wide range of conditions // Proc. 10th Int. Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-10). Seoul, Korea. October 5-9, 2003.

82. Efanov A.D., Ivashkevitch A.A., Kirillov P.L. et al. The general post-CHF heat transfer prediction method for tubes on the base of the look-up table // Heat Transfer 1998: Proc. 1 llh Int. Heat Transfer Conf. Kyongju, Korea. 1998. Vol. 2. Pp. 237-241.

83. Ефанов А.Д., Кириллов П.Л., Смогалев И.П. и др. Скелетная таблица для коэффициента теплоотдачи в закризисной области при течении воды в трубе (Версия 1997 года). // Труды 2-й Российской нац. конф. по теплообмену. М.: Изд-во МЭИ. 1998. Т. 4. С. 121124.

84. Groeneveld D.C., Leung L.K.H. Evolution of CHF and post-CHF prediction methods for fuel bundles // ICONE 8: Proc. 8th Int. Conf. on Nuclear Engineering. April 2-6, 2000. Baltimore, USA. Report ICONE-8626.

85. Стырикович M.A., Ламден Д.И., Костановская M.E. Теплообмен при кратковременном контакте жидкой капли с сильно перегретой поверхностью// Теплофизика высоких температур. 1984. Т.22, № 6. С. 1158-1165.

86. Гухман А.А. и др. Особенности теплообмена при соударении капли с горячей поверхностью // Инженерно-физический журнал. 1985. Т.49, № 4. С.598-601.

87. Ю1.Гугучкин В.В., Нигматулин Б.И., Горюнова М.З. Взаимодействие между каплями и пленкой при дисперсно-пленочном течении // Газотермодинамика многофазных потоков в энергоустановках: Межвуз. темат. сб. научн. трудов. Харьков. 1984. Вып. 6. С. 18-22.

88. Гегузин Я.Е. Капля. М.: Наука. 1977.

89. ЮЗ.Илойже и др. Исследование распада парового слоя и повторного смачивания поверхности нагрева при пленочном кипении воды в условиях принудительной конвекции в вертикальной трубе // Теплопередача. 1975. Т.97, № 2. С.7-14.

90. Ганич, Розеноу. О механизме осаждения капель в дисперсном двухфазном потоке// Теплопередача. 1979. Т. 101, № 2. С.118-125.

91. Koizumi Y., Ueda Т., Tanaka H. Post-dryout heat transfer to R-l 13 upward flow in a vertical tube // Int. J. Heat Mass Transfer. 1979. V.22, № 5. P.669-678.

92. Ghazanfari A., Hicken E.F., Zigler A. Unsteady dispersed flow heat transfer under loss-of-coolant accident related conditions//Nuclear Technology. 1980. V.51,№ 1. Pp.21-26.

93. Williams K.A., Liles D.R., Chou D.C. Development and assessment of a numerical iluid dynamics model for nonequilibrium steam-water flows with entrained droplets И AIChE Symposium Series. 1984. V.80, № 236. Pp.416-425.

94. Cumo M., Ferrari G., Farello G.E. A photographic study of two-phase highly dispersed flows // La Termotecnica. 1971. V.25, № 9.P.450-458.

95. Кумо, Фарелло, Феррари, Палацци. Высокодисперсные двухфазные потоки// Теплопередача. 1974. Т.96, № 4. С.66-72.

96. Фирсов В.П. Исследование теплообмена и гидродинамики при пленочном кипении криогенных жидкостей в вертикальных каналах // Тепло- и массообмен при кипении и течении криогенных жидкостей. Минск: ИТМО, 1980. С.148-156.

97. Groeneveld D.C. The thermal behaviour of a heated surface at and beyond dryout: AECL-4309. Chalk River. 1972.

98. Tatterson D.F., Dallman J.C., Hanratty T.J. Drop size in annular gas-liquid flows // AIChE Journal. 1977. V.23,№ 1. P.68-76.

99. Alkidas A.C. The influence size-distribution parameters on the evaporation of polydisperse dilute sprays // Int. J. Heat Mass Transfer. 1981. V.24, № 12. P. 1913-1923.

100. Raulino G., Forslund R.P. Ebuli9ao de pelicula em escoamento disperso estudo da distribui9ao no tamango de gota // COBEM 75: Anais do III congresso brasileiro de engenharia mechanica. Vol.B.S.I. Rio de Janeiro. 1975. P.549-554.

101. Милашенко В.И. Измерение расходов фаз в дисперсно-кольцевом пароводяном потоке // Вопросы газотермодинамики энергоустано-вок. Харьков. 1976. С.123-128. (Тр. Харьковского авиац. ин-та; Вып.З).

102. Болтенко Э.А., Пометько Р.С. Расход жидкости при дисперсно-кольцевом режиме течения воды и фреона-12 в трубе // Теплофизика высоких температур. 1979. Т. 17, № 3. С.563-567.

103. Нетунаев С.В. Моделирование газожидкостной средой локальных гидродинамических характеристик пароводяного потока: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1982.

104. Нигматулин Б.И., Нетунаев С.В., Горюнова М.З. Исследование процессов уноса влаги с поверхности жидкой пленки в восходящем воздушно-водяном потоке // Теплофизика высоких температур. 1982. Т.20, № 1. С. 195-197.

105. Нигматулин Б.И., Рачков В.И., Шугаев Ю.З. Исследование интенсивности уноса влаги с поверхности жидкой пленки при восходящем течении пароводяной смеси// Теплоэнергетика. 1981. № 4. С.33-36.

106. Andreussi P., Zanelli S. Downward annular and annular-mist flow of air-water mixtures // Two-Phase Momentum, Heat and Mass Transfer Chem., Process and Energy Eng. Syst. Vol.1. New York e.a., 1979. P.303-314.

107. Azzopardi B.J. et al. Drop sizes and deposition in annular-two phase flow: UKAEA Report AERE-R9634. Harwell, 1980.

108. Ueda Т., Kim K. Dryout heat flux and size of entrained drops in a flow boiling system // Bulletin of JSME. 1982. V.25, № 200. P.225-233.

109. Ishii M., Mishima K. Liquid transfer and entrainment correlation for droplet-annular flow // Heat Transfer, 1982: Proc. 7lh Int. Heat Transfer Conf., Munchen, Sept. 6-10, 1982. Vol.5. Washington e.a., 1982. P.307-312.

110. Катаока И., Исии M., Мисима К. Образование и распределение капель по размерам в кольцевом двухфазном течении // Теоретические основы инженерных расчетов. 1983. Т. 105, № 2. С. 166-175.

111. Хьюитт Дж., Холл-Тейлор Н. Кольцевые двухфазные течения. М.: Энергия, 1974.

112. Клочкова Л.Ф. Массообмен в двухфазном потоке при дисперсно-кольцевом режиме течения. Вып.1 Основные механизмы массопереноса: Обзор ФЭИ-0182. Обнинск: ЦНИИатоминформ, 1984.

113. Гугучкин В.В. и др. Процесс и параметры срыва жидкости с пленки, текущей но стенке под действием газового потока // Газотермодинамика многофазных потоков в энергоустановках: Межвуз. темат. сб. научн. трудов. Харьков. 1984. Вып. 6. С. 46-50.

114. Гальченко Э.Ф., Сергеев В.В. К обобщению данных по граничным паросодержапиям // Теплоэнергетика. 1983. № 3. С.58-59.

115. Шумский Р.В. Исследование дисперсно-кольцевого пароводяного потока высокого давления (гидродинамические характеристики): Автореф. дис. . канд. техн. наук. М. 1980.

116. Hall-Taylor N.S., Nedderman R.M. The coalescence of disturbance waves in annular two-phase flow// Chemical Engineering Science. 1968. V.23, № 6. P.551-564.

117. Wiirtz J. An experimental and theoretical investigation of annular steam-water flow in tubes and annuli at 30 to 90 bar: RIS0 Report № 372. 1978.

118. Нигматулин Б.И. и др. Методика измерения толщины и волновых характеристик поверхности жидкой пленки в пароводяном дисперсно-кольцевом потоке // Теплофизика высоких температур. 1982. Т.20, № 6. С.1145-1152.

119. Андреевский А.А. Волновое течение тонких слоев вязкой жидкости // Температурный режим и гидравлика парогенераторов. JL: Наука, 1978. С.181-230.

120. Боревский Л.Я. Идентификация режимов течения пароводяных потоков высоких параметров методом оптической голографии: Автореф. дис. . канд. техн. паук. М.: ВТИ, 1984.

121. Нигматулин Б.И. и др. Равновесные распределения расходов жидкости в пристенной пленке в пароводяных дисперсно-кольцевых потоках в вертикальных трубах // Теплоэнергетика. 1983. №11. С.47-50.

122. Нигматулии Б.И. и др. Исследование распределения жидкости между ядром и пленкой в дисперсно-кольцевом потоке //Теплоэнергетика. 1976. № 5. С.77-79.

123. Keeys R.K.F. et al. Liquid entrainment in adiabatic steam-water flow at 500 and 1000 psia: AERE-R6293. Harwell. 1970.

124. Singh K. et al. Liquid film flow-rates in two-phase flow of steam and water at 1000 lb/sq.in.abs. //AIChE Journal. 1969. V.15,№ l.P.51-56.

125. Moeck E.O. Annular-dispersed two-phase flow and critical heat flux: AECL-3656. Chalk River. 1970.

126. Cousins L.B., Hewitt G.F. Liquid phase mass transfer in annular two-phase flow: droplet deposition and liquid entrainment: AERE-R5657. Harwell. 1968.

127. Дорошенко B.A. и др. Расчетно-экспериментальное исследование распределения капель по размерам в водо-воздушном и пароводяном потоках: Препринт ФЭИ-1167. Обнинск. 1981.

128. Калинин Э.К. и др. Исследование структуры двухфазного потока в прямых и расширяющихся каналах и диафрагмах в закризисной области // Теплофизические исследования 77. 4.2. Обнинск: ФЭИ, 1980. С.176-183.

129. Сергеев В.В., Смирнов A.M., Гальченко Э.Ф., Крылов Д.А. Кризис теплоотдачи при низком давлении и расходе // Атомная энергия. 1995. Т. 75, вып. 1. С. 3-7.

130. Thompson В., Macbeth R.V. Boiling water heat transfer Burnout in uniformly heated round tubes: A compilation of world data with accurate correlations / AEEW - R 356. 1964.

131. Sardh L., Becker K.M. Assessment of CHF correlations based on full-scale rod bundle experiments / Royal Institute of Technology: KTH NEL - 36. Stockholm. 1986.

132. Luccini F., Marinelli V. Experimental data on burn-out in a simulated BWR fuel bundle // Nuclear Engineering and Design. 1974. V. 31, № 3. Pp. 371-378.

133. Коштялек Я. И др. Банк данных по кризису в пусках стсржней / Теплофизическис аспекты безопасности ВВЭР: Труды международного семинара «Теплофизика-90». Обнинск: ФЭИ. 1990. Т.П. С. 275-277.

134. Figetti C.F., Reddy D.G. Parametric study of CHF data. Vol.3: Critical heat flux data / Electric Power Research Institute: EPRI-NP-2609. 1982.

135. Безруков ЮА., Астахов В.И., Брантов В.Г. и др. Экспериментальные исследования и статистический анализ данных по кризису теплообмена в пучке стержней для реакторов ВВЭР // Теплоэнергетика. 1976. № 2. С. 80-82.

136. Бобков В.П., Виноградов В.Н., Кириллов П.Л., Смогалев И.П. Базовый центр теплофизических данных Минатома Российской Федерации // Атомная энергия. 1996. Т.80, вып. 5. С. 407-410.

137. Дорощук В.Е. Кризисы теплообмена при кипении воды в трубах. М.: Энергоатомиздат. 1983.

138. Рекомендации по расчету кризиса теплоотдачи при кипении воды в круглых трубах: Препринт 1-57. М.: ИВТ АН СССР. 1980.

139. Кутателадзе С.С. О граничном паросодержании при кипении в круглой трубе// Теплоэнергетика. 1979. № 6. С.54-55.

140. Ремизов О.В. Исследование температурных условий работы парогенерирующей поверхности при кризисе теплоотдачи //Теплоэнергетика. 1978. № 2. С.16-20.

141. Морозов В.Г. Экспериментальное изучение граничных паросодержаний при кризисе теплоотдачи второго рода // Теплофизика высоких температур. 1976. Т. 14, вып.5. С.1114-1118.

142. Коньков А.С. Экспериментальное исследование условий ухудшения теплоотдачи при течении пароводяной смеси в обогреваемых трубах // Тр. ЦКТИ. 1965. Вып.58. С.170-179.

143. Беляков И.И., Смирнов С.Н., Соколов В.В., Лаврентьев В.П. Исследование граничных условий ухудшения теплоотдачи в трубах больших диаметров // Теплоэнергетика. 1980. № 12. С.49-51.

144. Левитан Л.Л., Ланцман Ф.П., Деднева Е.И. Исследование влияния диаметра трубы на кризис теплообмена второго рода // Теплоэнергетика. 1981. № 7. С.40-44.

145. Андреевский А.А. и др. Кризис теплообмена и режимы течения двухфазного потока// Тр. ЦКТИ. 1979. Вып. 173. С.7-11.

146. Becker К. et al. Round tube burnout data for flow of boiling water at pressure between 30 and 200 bar: KTH-NEL-14. 1971.

147. Roko K. et al. Dryout characteristics at low mass velocities in a vertical straight tube of a steam generator // Heat Transfer, 1978: Proc. 6lh Int. Heat Transfer Conf., Toronto, Canada, 7-11 Aug. 1978. Vol.1. Ottawa. 1978. P.429-437.

148. Bailey N.A. Dryout and post dryout heat transfer at low flow in a single tube test section: AEEW-R1068. Winfrith. 1977.

149. Франс и др. Экспериментальное исследование кризиса теплоотдачи в длинной трубе с натриевым обогревом и эмпирические расчетные формулы // Теплопередача. 1981. Т. 103, № 1. С.87-96.

150. Зенкевич Б.А., Песков О.Л., Петрищева Г.А. и др. Анализ и обощение опытных данных по кризису теплоотдачи привынужденном течении кипящей воды в трубах. М.: Атомиздат. 1969.

151. Некрасов А.В., Логвинов С.А., Тестов И.И. Кризис теплоотдачи в парогенерирующей трубе при обогреве жидкометаллическим теплоносителем // Атомная энергия. 1975. Т. 39, вып. 1.С. 20-23.

152. Андреевский А.А., Беляков И.И., Быков Г.С. и др. О влиянии диаметра канала на величину критической тепловой нагрузки и граничного паросодержания в области высоких давлений (рр>15 МПа) // Энергомашиностроение. 1978. № 11. С. 14-16.

153. Дорощук В.Е., Левитан Л.Л., Ланцман Ф.П. Рекомендации к расчету кризисов теплообмена в круглой трубе при равномерном тепловыделении // Теплоэнергетика. 1975. № 12. С. 66-70.

154. Ремизов О.В., Воробьев В.А., Гальченко Э.Ф. Границы наступления режима с ухудшенной теплоотдачей и теплообмен в закризисной области / Физико-энергетический институт: Препринт ФЭИ-653. Обнинск. 1975.

155. Кириллов П.Л., Титов В.Ф., Грачев Н.С. и др. К расчету кризиса теплообмена в парогенераторах, обогреваемых натрием // Атомная энергия. 1982. Т. 52, вып. 1. С. 21-24.

156. Кашинский В.И., Очков В.Ф., Романовский И.М. Экспериментальные данные по граничным паросодержаниям в трубах при малых массовых скоростях // Науч. тр. Моск. энерг. ип-т. 1985. № 58. С. 59-66.

157. Горбань Л.М., Пашичев В.В., Пометько Р.С. Закономерности пересчета критических тепловых мощностей с одной жидкости на другую в каналах простой геометрии// Теплоэнергетика. 1978. № 1. С.16-18.

158. Деев В.И. и др. Гидравлическое сопротивление и кризис теплоотдачи при кипении гелия в трубах // Теплоэнергетика. 1979. № 1. С.60-62.

159. Архипов В.В. и др. Исследование граничных паросодержаний при кипении гелия в трубах // Теплоэнергетика. 1980. № 4. С. 19-22.

160. Bertoni R. et al. Up-flow and down-flow burnout: CNEN-RT/ING(76)24. 1976.

161. Cumo M., Fabrizi F., Palazzi G. The influence of inclination on CHF in steam generators channels: CNEN-RT/ING(78)11. 1978.

162. MUller-Menzel Th., Zeggel W. CHF in the parameter range of advanced pressurized water reactors cores // Nuclear Engineering and Design. 1978. V.99. P.265-273.

163. Лельчук С.В., Дорощук В.Е. Граничные паросодержания при течении этилового спирта и фреона-11 в круглых трубах // Теплоэнергетика. 1984. № 2. С.49-51.

164. Ремизов О.В. и др. Граничные паросодержания в кольцевом канале / Физико-энергетический институт: Препринт ФЭИ-878. Обнинск. 1978.

165. Дорощук В.Е., Ланцман Ф.П. Кризис теплообмена второго рода в кольцевых каналах // Энергомашиностроение. 1972. № 4. С.46-47.

166. Дорощук В.Е. и др. Исследование кризиса теплообмена второго рода в кольцевых каналах с внутренним обогревом // Теплоэнергетика. 1977. № 6. С.66-71.

167. Bennett A.W., Collier J.G., Lacey P.M.С. Heat transfer to mixtures of high pressure steam and water in an annulus,I: AERE-R3804. Harwell. 1961; III: AERE-R3934. Harwell. 1963.

168. Janssen E., Kervinen J.A. Burnout conditions for single rod in annular geometry, water at 600 to 1400 psia: GEAP-3899. 1963.

169. Сильвестри M. Гидродинамика и теплообмен в дисперсно-кольцевом режиме двухфазного потока// Проблемы теплообмена. М.: Атомиздат. 1967. С. 199-263.

170. Андреевский А.А. и др. Кризис теплообмена при малых массовых скоростях // Теплофизика и гидрогазодинамика процессов кипения и конденсации: Материалы всесоюзной конф. Рига. 1986. Т.2, 4.1. С.54-63.

171. Сорокин Ю.Л., Анисимова ОЛ. Критическая скорость газа для процесса опрокидывания пленки и нижней границы дисперсно-кольцевого режима // Энергомашиностроение. 1984. № 11. С. 11-14.

172. Генделев В.Г. Влияние диаметра трубы на граничное паросодержание при кризисе кипения // Теплоэнергетика. 2002. № 10. С. 57-59.

173. Миропольский 3.JI. Влияние неизотермичности на теплообмен при турбулентном течении реальных газов// Теплоэнергетика. 1980. № 10. С. 65-67.

174. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. М.: Энергоиздат. 1981.

175. Hein D., Kastner W., Kohler W. EinfluB der Rohrlage auf den Warmeiibergang in eincm Verdampferrohr// Brennstoff-Warme-Kraft. 1982. Bd.34,№ 11. S.489-493.

176. Афонин В.К. Кризис теплоотдачи и теплообмен в закризисной области в условиях,4характерных для нестационарных режимов водоохлаждаемых реакторов: Дис. канд. техн. наук. М. 1985.

177. Субботин В.И., Ремизов О.В., Воробьев В.А. Температурные режимы и теплоотдача в области ухудшенного теплообмена // Теплофизика высоких температур. 1973. T.l 1, № 6. С. 1220-1226.

178. Kumamaru Н., Koizumi Y., Tasaka К. Investigation of pre- and post-dryout heat transfer of steam-water two-phase flow in a rod bundle // Nuclear Engineering and Design. 1987. V. 102, № 1. Pp. 71-84.

179. Гидродинамика и теплообмен в атомных энергетических установках / В.И.Субботин и др. М.: Атомиздат. 1975.

180. Каталог стендов, реакторов нулевой мощности и других экспериментальных установок // СЭВ. Постоянная комиссия по использованию атомной энергии в мирных целях / КНТС 1-2. М. 1972. С. 40.

181. Сквайре Дж. Практическая физика. М.: Мир. 1971.

182. Moffat R.J. Describing the uncertainties in experimental results // Experimental Thermal and Fluid Science. 1988. V. 1, № 1. P. 3-17.

183. Моффет. К теории погрешностей при однократных замерах // Теоретические основы инженерных расчетов. 1982. Т. 104, № 2. С. 204-218.

184. Веремеев А.А., Ивашкевич А.А., Смогалев И.П., Виноградов В.Н., Ефанов А.Д., Сергеев В.В. Верификация модели закризисного теплообмена теплогидравлического кода КОРСАР // Теплоэнергетика. 2002. № 11. С. 66-70.

185. Cumo М., Urbani G.C. Post burn-out heat transfer (Attainable precision limits of the measured coefficient): Preprint CNEN/RT/ING(74)24/Roma. 1974.

186. Маринов М.И. Исследование закризисного теплообмена при параметрах аварийного охлаждения ядерных реакторов: Дис . канд. техн. наук. М. 1977.

187. Barzoni G., Gaspari G.P., Martini R. Post-dryout heat transfer tests in a two-sectional heated tube// Energia Nucleare. 1980. V.27, № 12. P.46I-471.

188. Groeneveld D.C., Cheng S.C., Leung L.K.H., Nguyen C. Computation of single- and two-phase heat transfer rates suitable for water-cooled tubes and subchannels// Nuclear Engineering and Design. 1989. V.114,№ 1. P.61-77.

189. Janssen E., Kervinen J.A. Film boiling and rewetting: NEDO-2Q975. 1975.

190. Herkenrath H., Mork-Morkenstein P., Jung U., Weckermann F. Warmeubergang in Wasser bci erzwiingener Stromung in Drucbereich von 140 bis 250 bar: EUR-3658d. 1967.

191. Воробьев В.А. Исследование стационарных и нестационарных полей температур парогенерирующей поверхности в зоне ухудшенного теплообмена: Дис . канд. техн. наук. Обнинск. 1972.

192. Azzopardi B.J. Prediction of dryout and post-burnout heat transfer with axially non-uniform heat input by means of an annular flow model // Nuclear Engineering and Design. 1996. V. 163, № 1-2. P. 51-57.

193. Bahr A., Herkenrath H., Mork-Morkenstein P. The effect of axially non uniform heat flux on post-crisis heat transfer: EUR-5060. Ispra, Italy. 1972. P. 245-252.

194. Ремизов O.B., Воробьев B.A., Сергеев B.B. Расчет закризисного теплообмена в круглых трубах//Теплоэнергетика. 1987, № 10. С. 55-56.

195. Воробьев В.А., Лощинин В.М., Ремизов О.В., Сергеев В.В. Обобщение опытных данных по закризисной теплоотдаче на основе неравновесной модели // Теплообмен, температурный режим и гидродинамика при генерации пара. Л.: Наука. 1981. С. 181-187.

196. Сергеев В.В. Динамический унос жидкости с поверхности пристенной пленки: Препринт ФЭИ-1750. Обнинск. 1985.

197. Сергеев В.В. Кризис кипения при подъемном движении воды в трубах и пучках стержней // Труды 2-й Российской нац. конф. по теплообмену. М: Изд-во МЭИ. 1998. Т. 4. С. 210213.

198. Сергеев В.В. Обобщение данных по кризису теплообмена при кипении воды в трубах и стержневых сборках // Теплофизика-98: Труды международной конф. «Теплофизические аспекты безопасности ВВЭР». Обнинск: ГНЦ РФ ФЭИ. 1998. Т.1. С. 330-337.

199. Сергеев В.В. Обобщение данных по кризису кипения при подъемном движении воды в каналах // Теплоэнергетика. 2000, № 3. С. 67-69.

200. Сергеев В.В. Кризис кипения при дисперсно-кольцевом режиме течения воды в каналах // Избранные труды ФЭИ. 1998. Сб. науч. трудов. Обнинск: ГНЦ РФ-ФЭИ. 2000. С. 109113.

201. Сергеев В.В. Верификация модели закризисного теплообмена для дисперсного режима течения // Труды 3-й Российской нац. конф. по теплообмену. М: Изд-во МЭИ. 2002. Т. 4. С. 165-168.

202. Ремизов О.В., Сергеев В.В., Юрков Ю.И. Экспериментальное исследование ухудшения теплоотдачи при подъемном и опускном течении воды в трубе // Теплоэнергетика. 1983, № 9. С. 64-64.

203. Гальченко Э.Ф., Ремизов О.В., Сергеев В.В., Юркии Ю.М. Исследование ухудшения теплоотдачи при подъемном и опускном течении воды в трубе: Препринт ФЭИ-1539. Обнинск. 1984.

204. Гальченко Э.Ф., Ремизов О.В., Сергеев В.В. Исследование влияния направления течения на температурный режим парогенерирующей трубы // Атомная энергия. 1988. Т. 65, вып. 5. С. 364-365.

205. Ремизов О.В., Сергеев В.В., Юрков Ю.И. Ухудшение теплообмена при кипении воды в трубе со ступенчатым распределением теплового потока по длине: Препринт ФЭИ-1363. Обнинск. 1982.

206. Ремизов О.В., Сергеев В.В., Юрков Ю.И. Закризисный теплообмен в трубе со ступенчатым обогревом по длине. // Теплообмен в энергооборудовании АЭС. JL: Наука. 1986. С. 173-179.